防雷工程设计方案.docx

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防雷工程设计方案

大连航空疗养院

防雷改造工程

设计方案

H.&y.大连华艺雷电防护工程有限公司

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二Ο一四年二月

雷电防护原理

雷电的危害

自然界的雷击分为直击雷、雷电感应高电压及雷击电磁脉冲辐射（LEMP）两大类；

1）、直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象。

它以强大的冲击电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、强烈的电磁辐射损坏放电通道上的建筑物、输电线、室外设备，击中人畜造成人、畜伤亡。

2）、雷电感应高电压和雷击电磁脉冲（LEMP），是由于雷雨云之间和雷雨云与大地之间放电时，在放电通道周围产生的电磁感应、雷击电磁脉冲辐射以及雷云电场的静电感应，使建筑物上的金属部件，如管道、钢筋、电源线、信号传输线、天馈线等感应出雷电高电压，沿这些线路通过室内的管道、电缆、走线桥架进入各种电子、电气设备，从而放电并损坏这些设备。

3）、因为直击雷和雷电感应高电压及雷击电磁脉冲的侵害渠道不同，其次是由于被保护系统的屏蔽差，没有采取等电位连接措施，综合布线不合理，接地不规范，没有安装浪涌保护器SPD或者安装的浪涌保护器SPD不符合规范的要求等，使雷电感应高电压和雷击电磁脉冲入侵概率很高，损坏电子、电气设备。

全国年因雷电造成的损失高达数十亿元，因此雷电灾害必须防治。

雷电灾害防治的基本方法

1）、直击雷和雷电感应高电压及雷击电磁脉冲（LEMP）的侵害渠道不同，防护措施也就不一样。

防直击雷主要采用避雷针、避雷带（网、线）等传统装置，只要设计规范、安装合理，这些设施是能够对直击雷进行有效防御的。

2）、但是无论多么完善的防直击雷装置，对雷电感应和雷击电磁脉冲的防护都无能为力；因为其破坏性是雷电感应和雷击电磁脉冲沿电子、电气设备的电源线、信号线、天馈线和其它金属管道进入所致。

3）、在富兰克林发明避雷针时及以后的270多年间，电子设备并不多，雷击电磁脉冲的危害现象也不明显，人们自然想不到要对它进行防御，只要能防止直击雷就足够了。

然而，当今社会电子设备大量应用，特别是电子计算机技术、通信技术的高速发展和日益普及，雷电感应高电压和雷击电磁脉冲的危害明显增加，仅靠避雷针防雷已远远不能满足电子、通信、微电子设备和航空设施防雷的实际需要。

为了确保电子信息设备正常工作，近年来雷电防护也由富兰克林式避雷针防雷发展到综合防雷工程的新阶段。

4）、综合防雷工程是一个系统工程，它包括直击雷的防护措施、等电位连接措施、屏蔽措施、规范的综合布线、设计安装SPD和完善合理的接地系统六个组成部分。

在一个完善的防雷系统工程中，特别是微电子设备的防雷工程中缺一不可。

如果某一个环节考虑不周，即使进行了防雷方面的工作也起不到很好的防雷作用，还有可能引雷入室而造成电子设备失灵或永久性损坏。

5）、雷电感应高电压以及雷击电磁脉冲的防护是在入侵通道上将雷电过电压、过电流泄放入地，从而达到保护电子设备的目的。

其主要方法是采用隔离、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压与过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流和雷击电磁脉冲消除在设备外围从而达到保护各类设备的目的。

6）、目前防雷器件主要由压敏电阻、气体放电管、空气间隙、高频二极管、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求组合成电源线、信号线、天馈线系列浪涌保护器（SPD）并安装在微电子设备的外连线路中，将雷电过电压、过电流泄放入地，从而真正起到保护设备的目的。

只要设计合理、采取综合措施、安装合格浪涌保护器就能对雷电进行有效的防护。

我们既要防止直击雷，依靠合格的接闪杆、带、网、线系统；也要防止雷电感应高电压及雷击电磁脉冲，二者有机结合，相互补充，构成一个完整的现代综合防雷体系，才能有效的防止雷击事故，减少雷击灾害，保护建筑物、设备和人身安全。

现场踏勘报告

1、变电所低压配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款4.3.8条5款的规定。

2、第一、二、三餐厅电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款4.3.8条4款的规定。

3、第一、二、三餐厅电源系统无安全保护接地装置，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款6.1.2条和6.3.4、6.4.2的规定。

4、综合楼电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款4.3.8条4款的规定。

5、综合楼电源系统无安全保护接地装置，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款6.1.2条和6.3.4、6.4.2的规定。

6、3号楼电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款4.3.8条4款的规定。

7、3号楼电源系统无安全保护接地装置，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款6.1.2条和6.3.4、6.4.2的规定。

8、3号楼综合机房配电系统无第二级防闪电电涌侵入防护装置保护，不符合GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第4.3.1条5.4.3条的规定。

9、俱乐部电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款4.3.8条4款的规定。

10、俱乐部电源系统无安全保护接地装置，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款6.1.2条和6.3.4、6.4.2的规定。

11、守卫室电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款4.3.8条4款的规定。

12、守卫室电源系统无安全保护接地装置，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款6.1.2条和6.3.4、6.4.2的规定。

13、守卫室监控电源系统无第二级防闪电电涌侵入防护装置保护，不符合GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第4.3.1条5.4.3条的规定。

14、守卫室监控信号系统无防闪电电涌侵入防护装置保护，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》4.3.8.8和GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第5.5.3条的规定。

15、1号楼电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款4.3.8条4款的规定。

16、1号楼电源系统无安全保护接地装置，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款6.1.2条和6.3.4、6.4.2的规定。

17、2号楼电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款4.3.8条4款的规定。

18、2号楼电源系统无安全保护接地装置，不符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》之强制条款6.1.2条和6.3.4、6.4.2的规定。

闪电电涌侵的危害

电源系统无防闪电电涌侵入防护装置。

一旦附近遭受雷击会出现以下三种现象

1）产生冲击波效应：

雷电流形成的高温高压气团以极高的速度向外膨胀，猛烈压缩和推动周围介质所产生的高压脉冲波对人员和物体造成的毁伤作用及效果。

冲击波是以超音速向四周传播的爆炸波，特性与传播规律和普通炸药爆炸的冲击波相似。

冲击波对目标的破坏效应有直接和间接两类，直接效应主要是超压的挤压和动压的撞击所致，超压可导致人员内脏损伤和外伤，动压可使人体抛出、碰撞而造成伤亡，超压的高压和动压的冲击作用也可造成工事建筑和各种物体的破坏。

间接效应是被受冲击波破坏的物体打击而间接造成的。

冲击波的破坏随距离的增大而减弱。

2）机械效应：

（1）雷电流流过金属物体时产生的电动力;

（2）雷电流注入树木或建筑构件时在它们内部产生的内压力。

由电磁学可知，载流导体周围的空间存在着磁场，在磁场中的载流导体又会受到电磁力的作用。

两根载有相同方向雷电流的长直导体，导体A上的电流在其周围空间产生磁场，导体B在这一磁场中将受到一个电磁力的作用，其方向垂直指向导体A。

同理，载流导体A也受到一个电磁力的作用，方向垂直指向导体B。

两根平行载流导体之间就存在着电磁力的相互作用，这种作用力称为电动力。

在这种电动力的作用下，两根导体之间将相互吸引，有靠拢的趋势。

同理，如果i1与i2反向，则两根导体在电动力的作用下就会相互排斥，有分离的趋势。

因此，在雷电流的作用下，载流导体就有可能会变形，甚至会被折断。

按安培定律，两根长直平行载流导体之间的电动力计算公式，凡含有拐弯部分的载流导体或金属构件，其拐弯部门将受到电动力的作用，拐弯处的夹角越小，受到的电动力就越大。

所以拐弯夹角为锐角时，所受到的电动力相对较大，而当拐弯处的夹角为钝角时，所受到的电动力相对较小。

因此，在防雷施工中，布设成平行，锐角或绕直角的避雷引下线会受到雷电的机械效应的损坏。

被击物体内部产生内压力是雷电流机械效应破坏作用的另一种表现形式。

由于雷电流幅值很高且作用时间又很短，当雷击于树木或建筑构件时，在它们的内部将瞬时地产生大量热量。

在短时间内热量来不及散发出去，以致使这些内部的水分被大量蒸发成水蒸气，并迅速膨胀，产生巨大的内压力。

这种内压力是一种爆炸力，能够使被击树木劈裂和使建筑构件崩塌。

3）热效应：

雷击可产生200~300KA的雷电流温度，强大的雷电流通过被雷击的物体时会发热。

由于雷电流很大，通过的时间又短，被雷击的物体瞬间将产生大量热，引起火灾。

综合雷害概述

A、直击雷的危害

雷云对地放电主通道通过被保护物，就称被保护物被直击雷击中。

特别是高层建筑物直击雷发生的概率非常高。

房顶部有避雷带，具有比较完善的直击雷的防护措施，雷电直接击中直击雷防护装置，装置上感应到的强大瞬变的雷电流会在周围空间产生强大的磁场，而位于顶层的中心机房，极容易产生雷电感应和雷电过电压波的入侵，从而可能会造成设备损坏、人员伤亡等严重后果，因此直击雷发生的概率虽然很小，但其危害十分大，所以不能掉以轻心。

B、感应雷的危害

雷云对地放电的主通道虽然没有经过被保护物，但放电过程中产生的强大电磁场可以在附近的导体中感应起电磁脉冲，我们称为雷击电磁脉冲，即通常所说的感应雷。

显然感应雷是由直击雷引起的，感应雷产生于导体中并沿导体传播，损坏与导体相连接的设备或设备中的某些器件。

供电系统都通过电力电缆和各种传输电缆与外界相连，这就为感应雷的侵入提供了良好的条件，使得供电系统、信号设备、摄像监控系统设备，容易被感应雷损坏，产生各种各样的设备故障。

有时感应雷引起的故障甚至让我们很难与雷电联系在一起，但却是由雷电引起的。

感应雷形成的破坏虽然不及直击雷大，但其损害的往往是各种网络设备的核心器件，给正常信号传输带来障碍。

有研究表明直击雷可在其周围1500米范围的半导体上感应起危险电压，加上电源、信号系统与外界连接的各种长距离光缆、同轴线缆可在更大的范围内感应上雷电电磁脉冲，并几乎无衰减的沿线缆传入信号设备。

因此对电源、信号系统来讲感应雷的概率远大于直击雷的概率，可以这样说电源、信号系统的防雷主要是防感应雷。

感应雷可以通过电力电缆、通信电缆、光纤等各种各样的电缆线，由于电力电缆的距离长且对雷电波的传输损耗小，所以由电源侵入的感应雷造成的危害十分突出，按原邮电部的统计由电源线感应雷电产生的雷击事故约占了通信站雷击事故的80%。

机房内各种设备没有对电源线路、信号和数据线路针对雷电感应高电压和雷击电磁脉冲采取措施并防护。

电源系统、信号和数据网络系统等各种重要设备存在着被雷击过电压和雷击电磁脉冲损坏和干扰的隐患；一旦附近发生雷击，有可能造成局部设施瘫痪，影响整个网络的运行，甚至有可能引发其它事故。

所以，需要安装相应的防雷器，并进行必要的等电位处理。

雷击是年复一年的严重自然灾害之一，随着我国微电子设备内部结构高度集成化（VLSI芯片），从而造成设备耐过电压、耐过电流的水平下降，对雷电（包括感应雷及操作过电压）浪涌的承受能力降低。

众所周知，雷电具有极大的破坏性，其电压高达数百万伏，瞬间电流可高达数十万安培。

雷击所造成的破坏性后果体现于下列三种层次：

①设备损坏，人员伤亡；②设备或元器件寿命降低；③传输或储存的信号、数据（模拟或数字）受到干扰或丢失，甚至使电子设备产生误动作而暂时瘫痪或整个系统停顿。

目前，世界上各种建筑、设施大多数仍在使用传统的避雷针防雷。

用避雷针防止直接雷击实践证明是经济和有效的。

但是，随着现代电子技术的不断发展，大量精密电子设备的使用和联网，避雷针对这些电子设备的保护却显得无能为力。

避雷针不能阻止感应雷击过电压、操作过电压以及雷电波入侵过电压，而这类过电压却是破坏大量电子设备的罪魁祸首。

每年各种通讯控制系统或网络因雷击而受破坏的事例屡见不鲜，其中安防监控系统因受到雷击引起设备损坏，自动化监控失灵的事件也常有发生。

随着现代电子技术的不断发展，精密电子设备被广泛应用在各行业的计算机、通信网络的运行系统中。

这些高精度的微电子计算机设备内置大量的CMOS半导体集成模块，导致过压、过流保护能力极其脆弱。

（国际电工委员会明确指出磁场脉冲超过0.07高斯，就可引起计算失效；磁场脉冲超过2.4高斯就可以引起集成电路永久性损坏。

）无法保证在特定的空间遭受雷击时仍能安全运行。

本方案制定的目的是考虑到航空疗养院实际环境因素和用户实际需要而作出一套比较完整而易于操作的防雷设计及安装技术的防雷方案，从而达到经济、适用的理想防雷效果。

防雷改造设计方案

设计依据

1、GB50601-2010《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》

2、　GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》

3、　IEC60364-5-534《建筑物的电气设施规范》

4、　GB50343-2012　《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

5、　GB9361-88　　《计算机场地安全要求》

6、　GB7450-87　　《电子设备雷击保护导则》

7、　GB2887-89　　《计算站场地技术条件》

8、　GB12158-90　　《防止静电事故通用导则》

9、　IEC60364-5-534《建筑物的电气设施—过电压保护器件》

10、　IEC61024-1-1　《建筑物防雷—防雷装置保护、级别的选择》

11、IEC6063　　　《SPD电源防雷器》

12、GA173-1998　　《计算机信息系统防雷保安器》

13、GB50054-95《低压配电设计规范》

14、GB50174-93《电子计算机机房设计规范》

15、IEC61643《接至低压配电系统的瞬态电涌保护器》

方案达到的目的

保障航空疗养院免遭感应雷雷击危害；保障电源、设备安全和正常运作；保障工作人员的人身安全。

方案具体内容

九十年代是防雷工作大发展的十年，国际上国际电工委员会颁布了IEC系列防雷标准，国内也颁布了基于IEC标准的国标，各相关行业也将防雷要求列入标准。

由于防雷牵涉的范围很广，必须系统考虑才能取得经济有效的成果。

在防雷工程设计和施工的过程中一定要依据相关规范的要求，从接地、安装SPD、等电位连接等进行综合考虑。

安装防雷器

防雷器是并联在线路上的，即接在各种线路和地之间。

平时防雷器处于高阻抗状态，即对地开路；当线路上有雷电流等过电压时它将被导通，处于低阻抗状态，即对地短路。

雷电流等过电压消失后，它又自动恢复到高阻抗状态。

电源部分的防雷及过电压保护是整个综合防雷防护重点。

当发生雷击时，强大的雷电流及其高强度瞬变电磁场对周围导体产生过电压，绝大多数的雷害都是因为这类二次感应而造成的。

因此具有长距离的电力线和信号线都是二次感应雷的侵犯途径。

此外，电力网络内部的操作或事故也同样会有危险的过电波，会损害设备。

数控机房内计算机设备由于其运行电压（几伏或几十伏）、电流小（毫安级）、频率高、侵入供电线路的雷电流及叠加在电源线路上的瞬间高压脉冲，击坏各类用电设备的电子芯片使设备遭受永久性损坏，因此在实施感应雷击工程时，应将重点放在电源防护方面。

一般都根据截断感应源，防止二次感应，重点保护以及多重保护的办法，使瞬间过电压电流被抑制到电子设备能够承受的安全状态。

具体改造防护措施：

1、变电所低压配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护：

在变电所各低压配电主二次分别安装10/350us-50KA电源浪涌避雷器一台，电源浪涌避雷器前端配置100A施奈德空气开关，作为变电所低压电源系统的防闪电电涌侵入防护装置。

（共2台）

2、第一、二、三餐厅电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护：

在第一、二、三餐厅电源入户的总配电处分别安装10/350us-50KA电源浪涌避雷器一台，电源浪涌避雷器前端配置100A施奈德空气开关，作为第一、二、三餐厅电源系统的防闪电电涌侵入防护装置。

（共3台）

3、第一、二、三餐厅电源系统无安全保护接地装置：

分别在第一、二、三餐厅距离入户电源总配电柜最近的建筑主结构处引出自然接地装置，采用BV25mm2铜塑线将配电柜与自然接地装置相连接、电源系统此后为TN-S系统。

自然接地装置需符合GB50057-2010第4.4.6条规定的等效面积。

4、综合楼电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护:

在综合楼电源入户的总配电处安装10/350us-50KA电源浪涌避雷器一台，电源浪涌避雷器前端配置100A施奈德空气开关，作为综合楼电源系统的防闪电电涌侵入防护装置。

（共1台）

5、综合楼电源系统无安全保护接地装置：

在综合楼距离入户电源总配电柜最近的建筑主结构处引出自然接地装置，采用BV25mm2铜塑线将配电柜与自然接地装置相连接、电源系统此后为TN-S系统。

自然接地装置需符合GB50057-2010第4.4.6条规定的等效面积。

6、3号楼电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护：

在3号楼电源入户的总配电处安装10/350us-50KA电源浪涌避雷器一台，电源浪涌避雷器前端配置100A施奈德空气开关，作为3号楼电源系统的防闪电电涌侵入防护装置。

（共1台）

7、3号楼电源系统无安全保护接地装置：

在3号楼距离入户电源总配电柜最近的建筑主结构处引出自然接地装置，采用BV25mm2铜塑线将配电柜与自然接地装置相连接、电源系统此后为TN-S系统。

自然接地装置需符合GB50057-2010第4.4.6条规定的等效面积。

8、3号楼综合机房配电系统无第二级防闪电电涌侵入防护装置保护：

在3号楼综合机房总配电箱安装8/20us-20KA电源浪涌避雷器一台，电源浪涌避雷器前端配置32A施奈德空气开关，作为3号楼电源系统的第二级防闪电电涌侵入防护装置。

（共1台）

9、俱乐部电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护：

在俱乐部电源入户的总配电处安装10/350us-50KA电源浪涌避雷器一台，电源浪涌避雷器前端配置100A施奈德空气开关，作为俱乐部电源系统的防闪电电涌侵入防护装置。

（共1台）

10、俱乐部电源系统无安全保护接地装置：

在俱乐部距离入户电源总配电柜最近的建筑主结构处引出自然接地装置，采用BV25mm2铜塑线将配电柜与自然接地装置相连接、电源系统此后为TN-S系统。

自然接地装置需符合GB50057-2010第4.4.6条规定的等效面积。

11、守卫室电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护：

在守卫室电源入户的总配电处安装10/350us-50KA电源浪涌避雷器一台，电源浪涌避雷器前端配置100A施奈德空气开关，作为守卫室电源系统的防闪电电涌侵入防护装置。

（共1台）

12、守卫室电源系统无安全保护接地装置：

在守卫室距离入户电源总配电柜最近的建筑主结构处引出自然接地装置，采用BV25mm2铜塑线将配电柜与自然接地装置相连接、电源系统此后为TN-S系统。

自然接地装置需符合GB50057-2010第4.4.6条规定的等效面积。

13、守卫室监控电源系统无第二级防闪电电涌侵入防护装置保护：

在守卫室电视监控设备前端安装8/20us-20KA电源浪涌避雷器一台，电源浪涌避雷器前端配置32A施奈德空气开关，作为守卫室监控电源系统的第二级防闪电电涌侵入防护装置。

（共1台）

14、守卫室监控信号系统无防闪电电涌侵入防护装置保护：

在守卫室监控设备与视频信号和控制信号的连接处分别安装一只8/20us-5KA适配的信号浪涌保护器，作为守卫室监控信号系统的防闪电电涌侵入防护装置。

（共30只）

15、1号楼电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护：

在1号楼电源入户的总配电处安装10/350us-50KA电源浪涌避雷器一台，电源浪涌避雷器前端配置100A施奈德空气开关，作为1号楼电源系统的防闪电电涌侵入防护装置。

（共1台）

16、1号楼电源系统无安全保护接地装置：

在1号楼距离入户电源总配电柜最近的建筑主结构处引出自然接地装置，采用BV25mm2铜塑线将配电柜与自然接地装置相连接、电源系统此后为TN-S系统。

自然接地装置需符合GB50057-2010第4.4.6条规定的等效面积。

17、2号楼电源入户的总配电系统无防闪电电涌侵入防护装置保护：

在2号楼电源入户的总配电处安装10/350us-50KA电源浪涌避雷器一台，电源浪涌避雷器前端配置100A施奈德空气开关，作为2号楼电源系统的防闪电电涌侵入防护装置。

（共1台）

18、2号楼电源系统无安全保护接地装置：

在2号楼距离入户电源总配电柜最近的建筑主结构处引出自然接地装置，采用BV25mm2铜塑线将配电柜与自然接地装置相连接、电源系统此后为TN-S系统。

自然接地装置需符合GB50057-2010第4.4.6条规定的等效面积。

上述设计符合国家现行相关防雷规范。

大连华艺雷电防护工程有限公司

二〇一四年三月